Un equipo de científicos internacionales que incluye a Maia G. Vergniory, investigadora de Ikerbasque en DIPC y asociada a UPV / EHU, descubrió una nueva clase de materiales: aisladores topológicos de orden superior. Los físicos teóricos predijeron primero la existencia de estos aisladores con propiedades conductoras enlos bordes de los cristales en lugar de en su superficie y su capacidad característica de conducir electricidad sin disipación. Ahora, estas nuevas propiedades se demuestran experimentalmente en bismuto.
La investigación aparece esta semana en la portada de Física de la naturaleza
Los aislantes topológicos son materiales que aíslan en el interior pero conducen corriente eléctrica en su superficie. El flujo de corriente sin resistencia y responde de manera poco convencional a los campos eléctricos y magnéticos. Estas propiedades únicas se estudian con verdadero interés hacia futuras aplicaciones de alto rendimiento.electrónica y computación cuántica.
Recientemente, un grupo de físicos del Centro Internacional de Física de Donostia DIPC, la Universidad del País Vasco UPV / EHU predijo una nueva clase de materiales topológicos con nuevas propiedades conductoras en los bordes de los cristales en lugar de en su superficie, UZH, Princeton University y Max Planck Institute of Microtructure Physics. El nuevo material recibió el nombre de "aislante topológico de orden superior".
Según estudios teóricos, los bordes conductores son extraordinariamente robustos para aisladores topológicos de orden superior: la corriente de electrones topológicos no puede ser detenida por impurezas y si el cristal se rompe, los nuevos bordes también conducen automáticamente la corriente. Sin embargo, la propiedad más extraordinariaUno de estos nuevos materiales es que, en teoría, pueden conducir electricidad sin ninguna disipación como lo hacen los superconductores a bajas temperaturas. Esta sería una propiedad específica de los aisladores topológicos de clase superior.
El bismuto es topológico
Ahora, gracias a una colaboración científica más amplia en la que también participaron científicos de la Universidad Paris-Sud y el CNRS, se ha confirmado que el bismuto, un elemento descrito consistentemente como trivial topológicamente a granel, sigue una correspondencia generalizada de límite superior de orden superior, es decir, depende de los modos de conducción protegidos topológicamente del host en lugar de la superficie del cristal.
Las propiedades topológicas especiales de este elemento se identificaron primero mediante el uso de argumentos de simetría, índices topológicos, cálculos de primeros principios y el marco recientemente introducido de la química cuántica topológica.
Este fenómeno se verificó luego experimentalmente. Con la espectroscopía de túnel de exploración, se demostraron las firmas únicas de la simetría rotacional de los estados unidimensionales ubicados en los bordes escalonados de la superficie del cristal. Mediante la interferometría de Josephson, los científicos demostraron su contribución topológica universal aEl transporte electrónico.
Finalmente, este trabajo establece el bismuto como un aislante topológico de orden superior y abre el camino para identificar nuevos.
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Materiales proporcionado por Universidad del País Vasco . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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